(57)【要約】【課題】外景の映り込みや表示の輝度むらを無くし、しかも、表示の正面輝度と視野角の少なくとも一方を充分に向上させることができる内面反射型液晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶層２を挟んで対向する観察側とその反対側の一対の基板３，４の対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極５，６を設け、前記一対の基板３，４のうち、前記反対側の基板４の内面に、前記複数の画素のピッチに対応した波状のうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜７を設けた。【選択図】図１
2006017959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟んで対向する観察側とその反対側の一対の基板の対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極が設けられ、前記一対の基板のうち、前記反対側の基板の内面に、前記複数の画素のピッチに対応した波状のうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜が設けられていることを特徴とする内面反射型液晶表示素子。
【請求項２】
拡散反射膜は、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状または凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された反射膜からなっていることを特徴とする請求項１に記載の内面反射型液晶表示素子。
【請求項３】
反対側の基板面に、複数の画素間の部分にそれぞれ対応するベース層が設けられ、前記基板面上に前記ベース層を覆って、表面に微細な凹凸が形成された下地膜が設けられ、前記下地膜の上に金属膜が被着され、その金属膜により、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内面反射型液晶表示素子。
【請求項４】
反対側の基板面に、複数の画素の中央部にそれぞれ対応するベース層が設けられ、前記基板面上に前記ベース層を覆って、表面に微細な凹凸が形成された下地膜が設けられ、前記下地膜の上に金属膜が被着され、その金属膜により、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内面反射型液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内面反射型液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
内面反射型液晶表示素子は、液晶層を挟んで対向する観察側とその反対側の一対の基板の対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極が設け、前記一対の基板のうち、前記反対側の基板の内面に反射膜を設けた構成となっている。
【０００３】
この内面反射型液晶表示素子の前記反対側の基板の内面に設けられる反射膜は、表示観察者の顔等の外景の映り込みが無く、しかも輝度むらの無い良好な表示品質を得るために、微細な凹凸を有する拡散反射膜とすることが望まれている。
【０００４】
この拡散反射膜は、従来、前記反対側の基板面に微細な凹凸面を形成し、その上に金属膜を被着することにより形成されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３―１５１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の内面反射型液晶表示素子は、その表示の正面輝度が充分に高いとは言えず、また視野角も充分に広いとは言えない。
【０００６】
この発明は、外景の映り込みや表示の輝度むらを無くし、しかも、表示の正面輝度と視野角の少なくとも一方を充分に向上させることができる内面反射型液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の内面反射型液晶表示素子は、液晶層を挟んで対向する観察側とその反対側の一対の基板の対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極を設け、前記一対の基板のうち、前記反対側の基板の内面に、前記複数の画素のピッチに対応した波状のうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この発明の内面反射型液晶表示素子において、前記拡散反射膜は、前記複数の画素に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状または凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成されたものが望ましい。
【０００９】
さらに、この内面反射型液晶表示素子においては、前記反対側の基板面に、前記複数の画素間の部分にそれぞれ対応するベース層を設け、前記基板面上に前記ベース層を覆って、表面に微細な凹凸を形成した下地膜を設け、この下地膜の上に金属膜を被着して、その金属膜により、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜を形成するか、あるいは、前記反対側の基板面に、前記複数の画素の中央部にそれぞれ対応するベース層を設け、前記基板面上に前記ベース層を覆って、表面に微細な凹凸を形成した下地膜を設け、この下地膜の上に金属膜を被着して、その金属膜により、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜を形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の内面反射型液晶表示素子は、反対側の基板の内面に、複数の画素のピッチに対応した波状のうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜を設けたものであるため、外景の映り込みや表示の輝度むらを無くし、しかも、表示の正面輝度と視野角の少なくとも一方を充分に向上させることができる。
【００１１】
この発明の内面反射型液晶表示素子において、前記拡散反射膜は、前記複数の画素に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状または凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された反射膜が望ましく、このようにすることにより、表示の正面輝度と視野角の一方を効果的に向上させることができる。
【００１２】
さらに、この内面反射型液晶表示素子においては、前記反対側の基板面に、前記複数の画素間の部分にそれぞれ対応するベース層を設け、前記基板面上に前記ベース層を覆って、表面に微細な凹凸を形成した下地膜を設け、この下地膜の上に金属膜を被着して、その金属膜により、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜を形成するか、あるいは、前記反対側の基板面に、前記複数の画素の中央部にそれぞれ対応するベース層を設け、前記基板面上に前記ベース層を覆って、表面に微細な凹凸を形成した下地膜を設け、この下地膜の上に金属膜を被着して、その金属膜により、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜を形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記拡散反射膜を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１及び図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は内面反射型液晶表示素子の一部分の断面図である。
【００１４】
なお、この内面反射型液晶表示素子１は、その使用環境の光である外光を利用する反射表示と、その観察側とは反対側に配置される面光源１９からの照明光を利用する透過表示との両方の表示を行なうものである。
【００１５】
この内面反射型液晶表示素子１は、液晶層２を挟んで対向する観察側とその反対側の一対の透明基板３，４の対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域により行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極５，６を設け、前記一対の基板３，４のうち、前記反対側の基板４の内面に、前記複数の画素のピッチに対応した波状のうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜７を設けたものであり、この実施例では、前記拡散反射膜７を、前記複数の画素（一対の基板３，４の内面に設けられた電極５，６が互いに対向する領域）に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸を形成した反射膜としている。
【００１６】
前記拡散反射膜７は、前記反対側の基板４面に、前記複数の画素間の部分にそれぞれ対応するベース層８を設け、前記基板面上に前記ベース層８を覆って、表面に微細な凹凸を形成した透明な下地膜９を設け、この下地膜９の上に金属膜１０を被着させて形成されている。
【００１７】
図２は、前記反対側の基板４面に設けられた前記ベース層８の斜視図であり、この実施例では、前記ベース層８を、例えば感光性レジストにより、マトリックス状に配列する複数の画素の各行間及び各列間に対応する格子状に形成している。なお、このベース層８は透明層でもよく、また、このベース層８を黒色の顔料を分散させた感光性レジストにより形成し、複数の画素の各行間及び各列間に対応するブラックマスクを兼ねさせてもよい。
【００１８】
また、前記下地膜９は、前記基板面上の前記複数の画素の配列領域全体に、前記ベース層８を覆って、透明レジスト等を塗布することにより、前記ベース層８上の部分が盛り上がり、その間の部分、つまり前記複数の画素に対応する部分が凹レンズ面状に湾曲した形状に形成されており、その表面全体に、エッチング処理またはサンドブラスト処理により微細な凹凸が形成されている。なお、この下地膜９の表面の凹凸の大きさは、ＪＩＳ（日本工業規格）で規定される表面あらさ測定法による十点平均あらさＲｚ値で、０．２μｍ〜１．８μｍの範囲に設定されている。
【００１９】
そして、前記拡散反射膜７は、前記下地膜９の上に、金属膜１０を均一な膜厚に被着させて形成されており、したがって、この拡散反射膜７の膜面は、前記下地膜９の表面の形状と実質的に同じ形状を有している。
【００２０】
この実施例では、複数の画素間部分にそれぞれ対応する前記ベース層８の幅と厚さを同じにしており、したがって、前記拡散反射膜７の複数の画素に対応する部分の互いに直交する２つの方向（行方向と列方向）の断面形状はそれぞれ、前記画素の中心を境にして左右対称な凹レンズ面状の湾曲面に微細な凹凸が形成された形状となっている。
【００２１】
また、前記拡散反射膜７を形成する金属膜１０は、例えば銀とパラジウムと銅とからなる金属を０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度の極く薄い膜厚に蒸着またはスパッタして形成されており、したがって、前記拡散反射膜７は、入射光を所定の比率で反射および透過させる反射／透過特性と、反射光および透過光を拡散させる特性とを有している。なお、この実施例では、前記金属膜１０を０．０２７５μｍの膜厚に形成し、前記拡散反射膜７の反射率を約７０％、透過率を約１０％に設定している。
【００２２】
なお、この実施例の液晶表示素子１は単純マトリックス型のものであり、一方の基板、例えば観察側基板３の内面に設けられた電極５は、行方向（図１において紙面に垂直な方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の走査電極、他方の反対側基板４の内面に設けられた電極６は、列方向（図１において紙面に平行な方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の信号電極である。
【００２３】
さらに、この液晶表示素子１は、前記複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを備えたカラー画像表示素子であり、前記カラーフィルタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、反対側基板４の内面に形成された前記拡散反射膜７の上に形成されており、これらのカラーフィルタ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの上に、表面が平坦面に形成された透明な保護膜１２が設けられ、この保護膜１２の上に前記信号電極６が形成されている。
【００２４】
また、前記観察側基板３と反対側基板４の内面にはそれぞれ前記電極５，６を覆って配向膜１３，１４が設けられており、これらの配向膜１３，１４は、その膜面を所定方向にラビングすることにより配向処理されている。
【００２５】
そして、前記観察側基板３と反対側基板４は、その周縁部において図示しない枠状のシール材を介して接合されており、これらの基板３，４間の前記シール材で囲まれた領域に液晶が封入され、液晶層２が形成されている。
【００２６】
また、この実施例の液晶表示素子１は、前記液晶層２の液晶分子を一対の基板３，４間においてツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）またはＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型素子、あるいは前記液晶層２の液晶分子を分子長軸を一方向に揃えたホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向型素子であり、前記一対の基板３，４の外面側にそれぞれ偏光板１５，１６をそれぞれの透過軸を予め定めた方向に向けて配置されるとともに、これらの偏光板１５，１６と前記基板３，４との間にそれぞれ、表示の明るさ及びコントラストを良くするための位相板１７，１８が配置されている。
【００２７】
この内面反射型液晶表示素子１は、充分な明るさの外光が得られる環境下では、外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られない環境下で使用されるときに、その観察側とは反対側に配置された面光源１９から照明光を出射させて、その照明光を利用する透過表示を行なうものであり、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側からこの観察側の偏光板１５及び位相差１７を透過して液晶層２に入射した光の偏光状態を前記複数の画素の電極５，６間への電界の印加により制御し、前記液晶層２を透過して反対側基板４の内面の拡散反射膜７によりその反射率に応じて反射され、前記液晶層２と観察側の位相差１７とを再び透過した光のうち、観察側の偏光板１５を透過する直線偏光成分を観察側に出射させて画像を表示する。
【００２８】
また、前記面光源１９からの照明光を利用する透過表示のときは、表示の観察側とは反対側からこの反対側の偏光板１６及び位相差１８を透過して入射し、前記反対側基板４の内面の拡散反射膜７をその透過率に応じて透過して液晶層２に入射した光の偏光状態を前記複数の画素の電極５，６間への電界の印加により制御し、前記液晶層２と観察側の位相差１７とを透過した光のうち、観察側の偏光板１５を透過する直線偏光成分を観察側に出射させて画像を表示する。
【００２９】
そして、この内面反射型液晶表示素子１は、その反対側基板４の内面に、前記複数の画素に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜７を設けたものであるため、上述した外光を利用する反射表示のときは、観察側から入射し、前記拡散反射膜７の複数の画素に対応する部分により反射された光が、それぞれの画素の中心付近の前方（観察方向）に集光されるとともに拡散されて観察側に出射する。
【００３０】
また、前記面光源１９からの照明光を利用する透過表示のときは、観察側とは反対側から前記複数の画素に対応する部分に入射した光が、前記下地膜９の表面の微細な凹凸が形成された凹レンズ面によりそれぞれの画素の中心付近の前方に集光されるともに拡散され、その光のうち、前記拡散反射膜７を透過した光が、この拡散反射膜７によりさらに拡散されて観察側に出射する。
【００３１】
そのため、この内面反射型液晶表示素子１によれば、外光を利用する反射表示のときも、また面光源１９からの照明光を利用する透過表示のときも、外景の映り込みや表示の輝度むらを無くし、しかも、表示の正面輝度を充分に向上させることができる。
【００３２】
また、この内面反射型液晶表示素子１は、前記反対側の基板４面に、前記複数の画素間の部分にそれぞれ対応するベース層８を設け、前記基板面上に前記ベース層８を覆って、表面に微細な凹凸を形成した下地膜９を設け、この下地膜９の上に金属膜１０を被着して、その金属膜１０により、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜７を形成しているため、前記拡散反射膜７を容易に形成することができる。
【００３３】
なお、この実施例では、上述したように、複数の画素間部分にそれぞれ対応する前記ベース層８の幅と厚さを同じにしているが、隣り合う２つの画素間部分の一方に対応するベース層８と他方の画素間部分に対応するベース層８との幅と厚さを互いに異ならせ、前記拡散反射膜７の前記画素に対応する部分の互いに直交する２つの方向のいずれか一方または両方の断面形状を、前記画素の中心を境にして左右非対称な凹レンズ面状の湾曲面に微細な凹凸が形成された形状としてもよい。
【００３４】
図３及び図４はこの発明の第２の実施例を示しており、図１は内面反射型液晶表示素子の一部分の断面図、図４はその反対側の基板４面に設けられたベース層８の斜視図である。
【００３５】
この内面反射型液晶表示素子１は、観察側とは反対側の基板４の内面に、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された、入射光を所定の比率で反射および透過させる反射／透過特性と、反射光および透過光を拡散させる特性とを有する拡散反射膜７ａを設けたものであり、この実施例では、前記反対側の基板４面に、複数の画素の中央部にそれぞれ対応させて、前記画素の長手方向に沿った方向に長軸を有する楕円形状の透明なベース層８ａを設け、前記基板面上に前記ベース層８ａを覆って、表面に微細な凹凸を形成した透明な下地膜を設け、この下地膜９の上に金属膜１０を被着して、その金属膜１０により、前記複数の画素に対応する部分がそれぞれ凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜７ａを形成している。
【００３６】
なお、この実施例の内面反射型液晶表示素子１は、前記反対側の基板４の内面に、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜７ａを設けたものであるが、他の構成は上述した第１の実施例のものと同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００３７】
この内面反射型液晶表示素子１は、その反対側基板４の内面に、前記複数の画素に対応する部分がそれぞれ凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜７ａを設けたものであるため、外光を利用する反射表示のときは、観察側から入射し、前記拡散反射膜７ａの複数の画素に対応する部分により反射された光が、広い角度範囲に広がるとともに拡散されて観察側に出射する。
【００３８】
また、面光源１９からの照明光を利用する透過表示のときは、観察側とは反対側から前記複数の画素に対応する部分に入射した光が、前記下地膜９の表面の微細な凹凸が形成された凸レンズ面により広い角度範囲に広がるとともに拡散され、その光のうち、前記拡散反射膜７を透過した光が、この拡散反射膜７ａによりさらに拡散されて観察側に出射する。
【００３９】
そのため、この内面反射型液晶表示素子１によれば、外光を利用する反射表示のときも、また面光源１９からの照明光を利用する透過表示のときも、外景の映り込みや表示の輝度むらを無くし、しかも、表示の視野角を充分に向上させることができる。
【００４０】
また、この内面反射型液晶表示素子１は、前記反対側の基板４面に、前記複数の画素の中央部にそれぞれ対応するベース層８ａを設け、前記基板面上に前記ベース層８を覆って、表面に微細な凹凸を形成した下地膜９を設け、この下地膜９の上に金属膜１０を被着して、その金属膜１０により、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜７ａを形成しているため、前記拡散反射膜７ａを容易に形成することができる。
【００４１】
なお、この実施例では、前記ベース層８ａを、前記画素の長手方向に沿った方向に長軸を有する楕円形状に形成しているが、このベース層８ａは他の形状に形成してもよい。
【００４２】
また、上述した第１及び第２の実施例の内面反射型液晶表示素子１は、観察側とは反対側の基板４の内面に、複数の画素に対応する部分がそれぞれ凹レンズ面状または凸レンズ面状に湾曲したうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成された拡散反射膜７，７ａを設けることにより、表示の正面輝度と視野角の一方を効果的に向上させるようにしたものであるが、前記反対側の基板４の内面に設ける拡散反射膜は、前記複数の画素のピッチに対応した波状のうねり面を有し、そのうねり面に微細な凹凸が形成されたものであれば、他の形状の反射膜でもよく、このような形状の拡散反射膜を設けることにより、外景の映り込みや表示の輝度むらを無くし、しかも、表示の正面輝度と視野角の少なくとも一方を充分に向上させることができる。
【００４３】
また、上記各実施例の内面反射型液晶表示素子１は、外光を利用する反射表示と、その観察側とは反対側に配置される面光源１９からの照明光を利用する透過表示との両方の表示を行なうものであるが、この発明は、外光を利用する反射表示だけを行なう内面反射型液晶表示素子にも適用することができ、その場合は、観察側とは反対側の基板４の内面に設ける拡散反射膜７，７ａを、入射光を高い反射率で反射する金属膜により形成すればよい。
【００４４】
さらに、上記各実施例の内面反射型液晶表示素子１は単純マトリックス型のものであるが、この発明は、アクティブマトリックス型の内面反射型液晶表示素子にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の第１の実施例を示す内面反射型液晶表示素子の一部分の断面図。
【図２】第１の実施例における反対側基板面に設けられたベース層の斜視図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す内面反射型液晶表示素子の一部分の断面図。
【図４】第２の実施例における反対側基板面に設けられたベース層の斜視図。
【符号の説明】
【００４６】
１…液晶表示素子、２…液晶層、３，４…基板、５，６…電極、７，７ａ…拡散反射膜、８，８ａ…ベース層、９…下地膜、１０…金属膜、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ…カラーフィルタ、１２…保護膜、１３，１４…配向膜、１５，１６…偏光板、１７，１８…位相板、１９…面光源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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